近红外吸收/荧光发射的阳离子四氮杂卟啉与DNA作用及在肿瘤成像和治疗中的应用

具有近红外吸收和荧光发射的四氮杂卟啉表现出对肿瘤细胞的选择性聚集，甚至于对肿瘤细胞的选择性暗毒性，其金属络合物具有较好的单线态氧量子产率，是潜在的肿瘤成像和治疗试剂。四氮杂卟啉的外环修饰、电荷、络合金属都对其生物学性质有着较大影响。.针对较少报道的阳离子四氮杂卟啉研究，本课题拟设计、合成系列水溶性的阳离子四氮杂卟啉及其金属络合物并键联靶向性基团，通过与DNA作用的结合方式和结合常数、单线态氧量子产率、对DNA的光诱导切割等研究，考察阳离子四氮杂卟啉的结构对其生物学性质的影响，总结其构效关系并指导进一步的结构优化；筛选一批高活性的阳离子四氮杂卟啉进行MTT-细胞增殖/活力实验、亚细胞定位和细胞吸收实验，考察其对肿瘤细胞的选择性和抗肿瘤活性。本课题研究能对阳离子四氮杂卟啉的衍生化和构效关系研究作出一些贡献，为四氮杂卟啉在生物学和医学领域的应用提供一定的理论依据和实验佐证。

小分子能通过插入、沟槽结合或静电作用与DNA选择性结合，结合模式的选择与小分子配体的结构密切相关。结构上的微小差异会导致结合模式的改变，影响小分子-DNA复合物的稳定性。.咔唑的衍生物是一类潜在的抗肿瘤药物，我们的研究集中在氮杂咔唑的合成及生物活性上。以3-溴吡啶为原料，经吡啶氮氧化、硝化、Ullmann反应、还原、成环等五步反应得到了3,6-二氮杂咔唑，随后我们研究了其甲基化产物DPDI和9-NH的H被Ph取代的DPPDI与DNA的作用，使用了紫外滴定、荧光滴定、圆二色谱、EB竞争结合、H33258竞争结合、凝胶电泳和原子力显微镜等测试手段。实验证明，DPDI和 DPPDI 与DNA结合作用与离子强度相关；在低离子强度下，平面的芳香性的DPDI能插入DNA；而对DPPDI，苯基取代9-NH的H导致分子的平面性受到破坏，没有插入作用。但 DNA的CD在260-270nm 形成新的正峰和H33258竞争结合说明两个化合物都能与DNA产生沟槽结合。在沟槽结合中，两个吡啶盐的阳离子与DNA的沟槽结合，而9-NH或N-Ph指向沟槽外。原子力显微镜更进一步显示pBR322 DNA受化合物影响而发生了形态变化，更为紧凑，但是却不能提供作用模式的信息。.为进一步研究氮杂咔唑类化合物的构效关系，我们合成了两种阳离子型γ-咔啉， MPII和DPII（DPII是MPII在9-位甲基取代的产物）。MPII和DPII均能插入DNA，没有沟槽结合。DPII在UV-vis和荧光滴定中表现出比MPII更好的对DNA的亲和力，这也在EB和H33258竞争实验中得到证实。DPII和MPII插入DNA的作用强弱与它们的结构差异相关。MPII因为9-NH离解出H而形成负离子具有一定碱性和较好的水溶性，也导致MPII对正电性的DNA骨架的亲和力减弱。.课题组将继续研究不同的结构的氮杂咔唑和含氮杂环类化合物的合成和生物活性，完善这类化合物的构效关系研究，为进一步的抗肿瘤药物筛选打下基础。